(57)【要約】【課題】切刃部のシャープさと切刃部の滑らかな表面状態とを両立した切れ味がよい切刃部を容易に作製しうるスローアウェイチップおよびその製造方法を提供する。【解決手段】略平板状を呈してすくい面をなす主面および逃げ面をなす側面との交差稜線部分に曲率半径（Ｒ）５μｍ以下のシャープエッジからなる切刃部を形成するとともに、前記逃げ面における前記切刃部から逃げ面の途中までの領域Ａが表面粗さ（Ｒａ）０．１０μｍ以下で、かつ前記逃げ面の途中から前記逃げ面の他端までの領域Ｂにおける算術平均表面粗さ（Ｒａ）が前記領域Ａにおけるそれよりも粗い構成であることを特徴とするスローアウェイチップ１を作製する。【選択図】  図１
2005007531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略平板状を呈してすくい面をなす主面および逃げ面をなす側面との交差稜線部分に曲率半径（Ｒ）５μｍ以下のシャープエッジからなる切刃部を形成するとともに、前記逃げ面における前記切刃部から逃げ面の途中までの領域Ａが表面粗さ（Ｒａ）０．１０μｍ以下で、かつ前記逃げ面の途中から前記逃げ面の他端までの領域Ｂにおける算術平均表面粗さ（Ｒａ）が前記領域Ａにおけるそれよりも粗いことを特徴とするスローアウェイチップ。
【請求項２】
前記領域Ａおよび前記領域Ｂにおいて研磨加工が施されており、該研磨加工方向が前記交差稜線方向に対して平行であることを特徴とする請求項１記載のスローアウェイチップ。
【請求項３】
前記逃げ面のＡ領域におけるポジ角が５〜２０°であり、かつ前記Ｂ領域のポジ角が前記Ａ領域のポジ角よりも０．１〜３°大きい角度からなることを特徴とする請求項１または２記載のスローアウェイチップ。
【請求項４】
少なくとも前記切刃部表面に、物理蒸着法によって膜厚０．２〜２μｍの硬質被覆層が被覆されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載のスローアウェイチップ。
【請求項５】
平均粒径０．９μｍ以下の炭化タングステン粒子または炭窒化チタン粒子を主体とする硬質粒子と、コバルトおよび／またはニッケルの結合金属１０〜２０質量％とからなる超硬合金またはサーメットの母材からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載のスローアウェイチップ。
【請求項６】
略平板状を呈してすくい面をなす主面および逃げ面をなす側面との交差稜線部分に切刃部を形成した焼結体を作製した後、該焼結体の側面表面を第１の研磨砥石で研磨加工した後、少なくとも前記側面の交差稜線近傍を前記第１の研磨砥石より細かい研磨砥石で研磨加工することを特徴とするスローアウェイチップの製造方法。
【請求項７】
前記焼結体を焼成した後、前記すくい面を研磨することを特徴とする請求項６記載のスローアウェイチップの製造方法。
【請求項８】
前記研磨加工した後、少なくとも前記切刃部表面に物理蒸着法によって膜厚０．２〜２μｍの硬質被覆層を被着形成することを特徴とする請求項６または７記載のスローアウェイチップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スローアウェイチップおよびその製造方法に関し、特に、切刃部がシャープエッジからなるスローアウェイチップおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、チップの切刃部をすくい面側または逃げ面側から研磨して所定の切刃部のシャープさ、表面粗さ等を制御することが行われており、例えば、特許文献１では、すくい面をハンドラップ等のラップ加工により１．２Ｓ以下の平滑な表面に研磨した後に逃げ面全体を砥石にて研磨することによって、切刃部にシャープエッジを形成する方法が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２では、ダイヤモンドコーティングの表面粗さを小さくするために、チップを自公転するターンテーブルに載せて回転させながら上部から砥粒を付着させた研磨ブラシにて研磨することによって、切削に関与する切刃部分のみを滑らかな鏡面として、安価で、切刃部の切れ味や切屑排出性に優れた長寿命のスローアウェイチップを作製できると記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−３０４９０６号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平３−１９０６０５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載されるように、すくい面を加工した後に逃げ面全体を研磨加工する方法では、逃げ面を研磨する際の研磨量が多くて研磨に長時間を要したり砥石が頻繁に目詰まりしてドレッシング作業に時間を要する等、製造効率が悪いという問題があった。また、研磨効率を高めるために逃げ面を粗い砥石で研磨すると切刃部のシャープさが損なわれてしまい、チップの切れ味が悪くなるという問題があった。
【０００７】
また、特許文献２のようにチップをターンテーブルに固定して研磨ブラシでチップのすくい面および逃げ面を研磨する方法では、切削に必要な切刃部近傍のみを滑らかにすることはできるものの、切刃部の曲率半径が必要以上に大きくなってしまい、結果として切刃部にシャープエッジを形成することができず、切れ味の改善には限界があった。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的は、切刃部のシャープさと切刃部の滑らかな表面状態とを両立した切れ味がよい切刃部を備えるスローアウェイチップおよびその製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題について検討した結果、逃げ面の研磨方法を改良して、曲率半径（Ｒ）５μｍ以下のシャープエッジからなる切刃部を形成するとともに、前記逃げ面における前記切刃部から逃げ面の途中までの領域Ａが表面粗さ（Ｒａ）０．１０μｍ以下で、かつ前記逃げ面の途中から前記逃げ面の他端までの領域Ｂにおける算術平均表面粗さ（Ｒａ）が前記領域Ａにおけるそれよりも粗い構成とすることにより、容易に切刃部にシャープエッジを形成でき、切れ味に優れるとともに被削材の仕上げ面を滑らかにできるスローアウェイチップを短時間に低コストで作製できることを知見した。
【００１０】
すなわち、本発明のスローアウェイチップは、略平板状を呈してすくい面をなす主面および逃げ面をなす側面との交差稜線部分に曲率半径（Ｒ）５μｍ以下のシャープエッジからなる切刃部を形成するとともに、前記逃げ面における前記切刃部から逃げ面の途中までの領域Ａが算術平均表面粗さ（Ｒａ）０．１０μｍ以下で、かつ前記逃げ面の途中から前記逃げ面の他端までの領域Ｂにおける表面粗さ（Ｒａ）が前記領域Ａにおけるそれよりも粗いことを特徴とするものである。
【００１１】
ここで、前記領域Ａおよび前記領域Ｂにおいて研磨加工が施されており、該研磨方向が前記交差稜線方向に対して平行であることがシャープエッジを形成しやすい点および研磨加工の容易性の点で望ましい。
【００１２】
また、前記逃げ面のＡ領域におけるポジ角が５〜２０°であり、かつ前記Ｂ領域のポジ角が前記Ａ領域のポジ角よりも０．１〜３°大きい角度からなることが、切刃部の強度を維持するとともにホルダへのすわりを安定させ、かつ研磨加工の容易性の点で望ましい。
【００１３】
さらに、少なくとも前記切刃部表面に、物理蒸着法によって膜厚０．２〜２μｍの硬質被覆層が被覆した場合においても、切刃部の曲率半径（Ｒ）を５μｍ以下で、前記領域Ａにおける表面粗さ（Ｒａ）０．１０μｍ以下、かつ前記領域Ｂにおける算術平均表面粗さ（Ｒａ）が前記領域Ａにおけるそれよりも粗くなるように制御することによって切れ味および被削材の仕上げ面精度に優れたスローアウェイチップの優位性を維持することができるとともに、より長期間にわたって鋭い切れ味を保つことができ、かつ切刃部の耐摩耗性が向上する。なお、すくい面の表面粗さ（Ｒａ）は０．２０μｍ以下であることが、切刃のシャープさをより高めてチップの切れ味を高めるとともに、切屑排出をスムーズにすることができる点で望ましい。
【００１４】
さらには、前記スローアウェイチップは平均粒径０．９μｍ以下の炭化タングステン粒子または炭窒化チタン粒子を主体とする硬質粒子と、コバルトおよび／またはニッケルの結合金属１０〜２０質量％とからなる超硬合金またはサーメットの母材からなることが、切刃部のシャープさをより向上させることができるとともに、研磨加工性に優れた安価で長寿命なスローアウェイチップを作製することができる。
【００１５】
また、本発明のスローアウェイチップの製造方法は、略平板状を呈してすくい面をなす主面および逃げ面をなす側面との交差稜線部分に切刃部を形成した焼結体を作製した後、少なくとも前記側面の交差稜線近傍を前記第１の研磨砥石より細かい研磨砥石で研磨加工することを特徴とするものである。
【００１６】
ここで、前記研磨加工した後、少なくとも前記切刃部表面に物理蒸着法によって膜厚０．２〜２μｍの硬質被覆層を被着形成することが、より長期間にわたって鋭い切れ味を保つことができ、かつ切刃部の耐摩耗性が向上する点で望ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明のスローアウェイチップ（以下、単にチップと略す。）について、その概略斜視図である図１を基に説明する。
【００１８】
図１によれば、スローアウェイチップ（以下、単にチップと称す。）１は、略平板状を呈してすくい面３をなす主面および逃げ面４をなす側面との交差稜線５部分に切刃部６を形成してなる。
【００１９】
本発明によれば、切刃部６が、曲率半径（Ｒ）５μｍ以下のシャープエッジからなるとともに、逃げ面４における切刃部６から逃げ面４の途中までの領域Ａが算術平均表面粗さ（Ｒａ）（以下、単に表面粗さ（Ｒａ）と略す。）０．１０μｍ以下で、かつ逃げ面４の途中から逃げ面４の他端８までの領域Ｂにおける表面粗さ（Ｒａ）が前記領域Ａにおけるそれよりも粗い構成とすることが大きな特徴であり、これによって、容易に切刃部６をシャープエッジとすることができるので、切れ味に優れるとともに被削材の仕上げ面を滑らかにできるチップ１を短時間に低コストで作製できる。
【００２０】
すなわち、切刃部６の曲率半径（Ｒ）が５μｍよりも大きくなると、切刃部の切れ味が悪くなり、工具寿命が短くなったり、特にＯＡ機器の加工のような超精密切削加工を行う場合には被削材の面粗度が要求性能よりも悪くなってしまう。
【００２１】
また、逃げ面４における切刃部６から逃げ面４の途中までの領域Ａの表面粗さ（Ｒａ）が０．１０μｍより悪くなると、交差稜線の凹凸（ΔＨ）が大きくなって切刃部６のシャープさが損なわれ、工具寿命の低下や被削材の面粗度の低下につながる。なお、領域Ａの表面粗さ（Ｒａ）の望ましい範囲は切刃部６のシャープさと加工性の点で０．０２〜０．０８μｍである。
【００２２】
さらに、逃げ面４の途中から逃げ面４の他端８までの領域Ｂの表面粗さ（Ｒａ）が前記領域Ａにおけるそれと同じまたはそれよりも滑らかな状態であれば、研磨加工に要する時間が長くなるとともに研磨砥石の寿命が極端に悪化してしまう。なお、領域Ｂの表面粗さ（Ｒａ）の望ましい範囲は、加工性およびホルダへの拘束力強化の点で０．１２μｍ以上、特に、０．１５〜０．２μｍである。
【００２３】
なお、本発明によれば、領域Ａの高さｈＡは０．５〜２ｍｍであること、または逃げ面全体の高さｈに対する領域Ａの高さｈＡの比ｈＡ／ｈは１／５〜１／２であることが切刃の安定した切れ味を確保するとともに製造の容易性の点で望ましい。
【００２４】
ここで、領域Ａおよび領域Ｂにおいて研磨加工が施されており、この研磨方向が交差稜線方向に対して平行であることがシャープエッジを形成する点および研磨加工の容易性の点で望ましい。なお、前記研磨方向は領域Ａおよび領域Ｂにおける研磨傷を観察することにより特定することができる。
【００２５】
また、図２に示すように、逃げ面４のＡ領域におけるポジ角θＡが５〜２０°、特に５〜１５°であり、かつＢ領域のポジ角θＢがＡ領域のポジ角θＡよりも０．１〜３°、特に０．５〜２°大きい角度からなることが、切刃部６の強度およびホルダへのすわり安定性を確保するとともに、研磨加工の容易性の点で望ましい。
【００２６】
さらに、図１によれば、チップ１は、母材１０の少なくとも切刃部６表面に、物理蒸着法によって膜厚０．２〜２μｍの硬質被覆層１１が被覆した構成からなるが、この場合においても、切刃部６の曲率半径（Ｒ）を５μｍ以下で、領域Ａにおける表面粗さ（Ｒａ）０．１０μｍ以下、特に０．０２〜０．０８μｍ、前記領域Ｂにおける表面粗さ（Ｒａ）は前記領域Ａにおけるそれよりも粗くなる、特に０．１２μｍ以上となるように制御することによって、切れ味および被削材の仕上げ面精度に優れたチップの優位性を容易に安定して維持することができるとともに、より長期間にわたって鋭い切れ味を保つことができ、かつ切刃部６の耐摩耗性が向上する。なお、硬質被覆層１１としては、（Ｔｉｘ，Ｍ１−ｘ）（ＣｙＮ１−ｙ）ただし、ＭはＴｉ以外の周期律表４ａ、５ａおよび６ａ族金属、Ａｌ、Ｓｉのうちの１種以上、０．４≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）が好適に使用可能である。
【００２７】
さらには、母材１０としては、平均粒径０．９μｍ以下の炭化タングステン粒子または炭窒化チタン粒子を主体とする硬質粒子と、コバルトおよび／またはニッケルの結合金属１０〜２０質量％とからなる超硬合金またはサーメットからなることが、切刃部６におけるシャープさをより向上させることができるとともに、研磨加工性に優れた安価で長寿命なチップ１を作製することができる点で望ましい。
【００２８】
（製造方法）
上述した本発明のスローアウェイチップを製造する方法について説明する。
【００２９】
まず、略平板状を呈する焼結体（母材）を粉末冶金による原料粉末の混合、成形および焼成の手順にて作製する。
【００３０】
具体的には、平均粒径が３μｍ以下、特に１μｍ以下の硬質粒子形成用原料粉末と、結合金属原料粉末に対して、炭素粉末や有機バインダを添加してボールミルやアトライタミルを用いて混合した後、プレス成形や冷間静水圧プレス成形により所定形状に成形する。そして、酸化性雰囲気または非酸化性雰囲気中、所定の温度にて焼成する。
【００３１】
次に、得られた焼結体のすくい面となる主面を所望により研磨加工する。
【００３２】
すくい面の研磨加工は両主面または片面でもよいが、両主面を研磨加工することがホルダに対するすわりを安定化するとともに切刃をシャープさをより高める点で望ましい。
【００３３】
そして、焼結体の側面表面を粗さの異なる２種以上の研磨材を備えた外周砥石を用いて研磨加工する。この場合、図３に示すように、２種以上の複数のグレードの研磨材を、粗いグレードの研磨材から細かいグレードの研磨材の順にセットしておき、最初に焼結体側面の全面を粗いグレードの研磨材２１にて研磨する。そして、焼結体を細かいグレードの研磨材２２に移して、所望により傾けて研磨することによって領域Ａのみを細かいグレードの砥石にて研磨することによって領域Ａのみの表面粗さ（Ｒａ）を０．１０μｍ以下に制御する。
【００３４】
次に、所望により、すくい面の切刃部６近傍に研磨ブレーカを形成してもよい。
【００３５】
さらに、本発明によれば、前記研磨加工した後、少なくとも切刃部６表面に物理蒸着法によって膜厚０．２〜２μｍの硬質被覆層を被着形成することが、より長期間にわたって鋭い切れ味を保つことができ、かつ切刃部の耐摩耗性が向上する点で望ましく、この場合であっても、切刃部６の曲率半径（Ｒａ）を５μｍ以下のシャープエッジとするとともに、前記逃げ面における前記切刃部から逃げ面の途中までの領域Ａを表面粗さ（Ｒａ）０．１０μｍ以下に、かつ前記逃げ面の途中から前記逃げ面の他端までの領域Ｂにおける表面粗さ（Ｒａ）が前記領域Ａにおけるそれよりも粗くなるように制御することによって、上述した切れ味および被削材の面粗度を達成することができる。
【００３６】
【実施例】
表１に示す平均粒径の硬質粒子を表１に示す結合金属にて結合した超硬合金からなるＶＴＧＴ形状のチップ母材を作製し、チップのすくい面側に砥石を載置して表１に示す表面粗さに研磨した後、表１に示す２種以上の複数グレードの研磨材を順にセットした外周砥石を準備して、最初に焼結体側面全面を最も粗いグレードの砥石にて６０秒間研磨した後、焼結体を傾けることによって交差稜から０．６ｍｍの高さ（領域Ａ）のみを表１に示す細かいグレードの砥石にて研磨して逃げ面の表面粗さを表１に示す値とした。そして、すくい面の外周稜線に沿って研磨ブレーカを形成した。
【００３７】
次に、上記チップ母材に対してアークイオンプレーティング法により表１に示すコーティング層を成膜することによりチップを作製した。
【００３８】
得られたチップについて、研磨加工に要した時間、切刃部の曲率半径および被削材の表面粗さを測定した。また、以下の条件での切削試験を行い、被削材の表面粗さ（Ｒａ）が０．０８μｍを超えた時点を寿命としてワークの加工数を測定した。結果は表１に合わせて示した。
【００３９】
切削条件
被削材    ＳＵＳ４３ＯＦ
加工形態  Φ７ｍｍ  外径端面仕上げ切削
切削速度  Ｖ＝１６０ｍ／ｍｉｎ
切り込み  ０．０２ｍｍ
送り      ０．０２ｍｍ／ｒｅｖ
切削状態  湿式
【表１】
2005007531.tif 000003
【００４０】
表１に示すとおり、粗い砥石１にて研磨加工した後、細かい砥石２にて研磨した試料Ｎｏ．１〜４ではいずれも良好な研磨加工ができるとともに優れた切削性能を発揮するものであった。
【００４１】
これに対して、細かいグレードの砥石で初めから研磨した試料Ｎｏ．５では、砥石の目詰まりが発生して加工不良が発生してしまい、また、粗いグレードの砥石で研磨加工した試料Ｎｏ．６では、切刃部のシャープさが損なわれて切削性能の悪いものであった。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳述したとおり、本発明のスローアウェイチップによれば、逃げ面の研磨方法を改良して、曲率半径（Ｒ）５μｍ以下のシャープエッジからなる切刃部を形成するとともに、前記逃げ面における前記切刃部から逃げ面の途中までの領域Ａが表面粗さ（Ｒａ）０．１０μｍ以下で、かつ前記逃げ面の途中から前記逃げ面の他端までの領域Ｂにおける表面粗さ（Ｒａ）が前記領域Ａにおけるそれよりも粗い構成とすることにより、容易に切刃部にシャープエッジおよび切屑排出性に影響を与える切刃近傍のみの面粗度を向上させることができ、切れ味に優れるとともに被削材の仕上げ面を滑らかにできるスローアウェイチップを短時間に低コストで作製できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスローアウェイチップの一例を示す概略斜視図である。
【図２】図１のスローアウェイチップの要部断面図である。
【図３】本発明の製造方法におけるスローアウェイチップの研磨工程の一実施態様を示す概略斜視図である。
【図４】図３の研磨工程においてＺ方向から見た矢視図であり、（ａ）粗いグレードの砥石での研磨工程、（ｂ）細かいグレードの砥石での研磨工程を示している。
【符号の説明】
１      スローアウェイチップ（チップ）
３      すくい面（主面）
４      逃げ面（側面）
５      切刃稜線
６      切刃部
８      逃げ面の他端（着座面側）
１０    母材
１１    硬質被覆層
２０    砥石
２１    粗いグレードの研磨材（砥石）
２２    細かいグレードの研磨材（砥石）
Ａ      逃げ面における切刃部から逃げ面の途中までの領域
Ｂ      逃げ面における前記逃げ面の途中から逃げ面の他端までの領域
ｈＡ    領域Ａの高さ
ｈ      逃げ面全体の高さ
ΔＨ    交差稜線の凹凸
θＡ      領域Ａにおけるポジ角
θＢ      領域Ｂにおけるポジ角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005007531.tif 000007